A eletricidade estática

Introdução

Eletrostática é o ramo da eletricidade que estuda as propriedades e o comportamento de cargas elétricas em repouso, ou que estuda os fenômenos do equilíbrio da eletricidade nos corpos que de alguma forma se tornam carregados de carga elétrica, ou eletrizados.

O estudo científico da eletrostática não é dividido em três partes como muita gente pensa: atrito, contato e indução. O fenômeno eletrostático mais antigo conhecido é o que ocorre com o âmbar amarelo no momento em que recebe o atrito e atrai corpos leves. Tales de Mileto, no século VI a.C., já conhecia o fenômeno e procurava descrever o efeito da eletrostática no âmbar. Também os indianos da antiguidade aqueciam certos cristais que atraiam cinzas quentes atribuindo ao fenômeno causas sobrenaturais. O fenômeno porém, permaneceu através dos tempos apenas como curiosidade.

No século XVI, William Gilbert utilizou a palavra "eletricidade", esta derivada da palavra grega elektron que era o nome que os gregos davam ao âmbar. Gilbert reconheceu que a propriedade eletrostática não era restrita ao âmbar amarelo, mas que diversas outras substâncias também o manifestavam, entre estas diversas resinas, vidros, o enxofre, entre outros compostos sólidos. Através do fenômeno da eletrostática nos sólidos, observou-se a propriedade dos materiais isolantes e condutores.

Otto von Guericke inventou o primeiro dispositivo gerador de eletricidade estática. Esse era constituído de uma esfera giratória composta de enxofre com o qual foi conseguida a primeira centelha elétrica através de máquinas. Em 1727, Stephen Gray notou que os condutores elétricos poderiam ser eletrizados desde que estivessem isolados. Charles Du Fay descobriu que existiam dois tipos de eletricidade, a vítrea, e a resinosa, a primeira positiva e a segunda negativa.

Petrus Van Musschenbroek em 1745 descobriu a condensação elétrica ao inventar a garrafa de Leyden, o primeiro capacitor, que permitiu aumentar os efeitos das centelhas elétricas. Garrafas de Leyden são usadas até os dias de hoje em Máquinas Eletrostáticas como a Máquina de Wimshurst. Benjamin Franklin, com sua experiência sobre as descargas atmosféricas, demonstrou o poder das pontas inventando o pára-raios, porém foi Coulomb quem executou o primeiro estudo sistemático e quantitativo da estática demonstrando que as repulsões e atrações elétricas são inversamente proporcionais ao quadrado da distância, em 1785. Descobriu ainda o cientista, que a eletrização ocorrida nos condutores é superficial.

Os resultados obtidos por Coulomb foram retomados e estudados por Pierre Simon Laplace, Simeón-Denis Poisson, Biot, Carl Friederich Gauss e Michel Faraday.

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Carga elétrica

A eletricidade estática está em toda parte, no entanto nem sempre é possível notarmos isso, uma vez que em equilíbrio não notamos os fenômenos decorrente dela. Os efeitos da eletricidade estática às vezes podem ser perigosos e é por isso que devemos saber reconhecê-los. Podemos citar como exemplos simples de fenômenos de eletricidade estática faíscas e relâmpagos que nada mais são do que descargas elétricas.

Tudo que existe no nosso mundo e fora dele possui uma quantidade enorme de carga, mas nem sempre conseguimos notar isso devido ao equilíbrio existente entre essas cargas, ou seja, existe o mesmo número de carga em cada objeto ou ser e é isso que denominamos equilíbrio. Para entendermos um pouco mais sobre cargas vamos falar um pouco sobre o átomo.

- O átomo: Tudo o que existe dentro e fora do nosso mundo é formado por átomos, e esses por sua vez é formado por algumas outras partes menores ainda, Nesse caso vamos falar dos prótons, dos elétrons e dos nêutrons para que possamos entender melhor o conceito de carga elétrica.

Os elétrons e os prótons possuem uma característica em comum, ou seja, os dois possuem cargas elétricas de mesma intensidade, porém com sinais contrários. Os elétrons possuem carga negativa e giram na região chamada de eletrosfera que fica em torno de um núcleo (núcleo atômico). Os prótons por sua vez possuem cargas positivas e ficam localizados no núcleo atômico juntamente com os Nêutrons. Os Nêutrons possuem carga considerada nula e é necessário para a estabilidade de quase todos os núcleos atômicos, com exceção do átomo de hidrogênio.

O número de prótons e elétrons em um átomo é sempre igual e dizemos que o átomo é elétricamente nêutron. No entanto esse átomo pode perder ou ganhar elétrons e nesse caso dizemos que ele está eletrizado positivamente quando perde elétrons e eletrizado negativamente quando ganha elétrons. O átomo quando está eletrizado é chamado de íon.

Eletrização de um corpo

A eletrização de um corpo acontece de forma semelhante à de um átomo. Quando o número de prótons em um corpo é igual ao número de elétrons, esse corpo está elétricamente neutro, ou seja, não existem elétrons a mais ou a menos da quantidade de prótons. Quando acontece o inverso, ou seja, o corpo possui um número maior de elétrons ou um número menor ele adquire uma carga elétrica chamada de Q.

Q = n.e

Q = Carga elétrica (a carga elétrica Q é positiva quando o corpo perde elétrons, e será negativa quando o corpo ganha elétrons.)

n= número de eletrons.

e = carga elementar (carga do eletron em modulo)

Entre dois corpos eletrizados existe uma força elétrica que pode ser de atração ou repulsão dependendo da carga elétrica deles. Corpos eletrizados com carga de mesmo sinal se repelem, e corpos eletrizados com carga de sinal contrário se atraem.

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Condutores e isolantes

O que diferencia os materiais condutores dos isolantes é a capacidade de cargas se moverem facilmente por eles. Isso ocorre nos materiais condutores, pois esses possuem elétrons livres, ou seja, elétrons fracamente ligados ao núcleo e com forte potencial de se desprenderem do mesmo caso ganhem energia. Uma vez que o elétron se desprende da camada de valência do átomo (camada mais afastada do núcleo) ele consegue se locomover facilmente pelo material ou substância.  Por conseguinte os isolantes são materiais ou substância que não possuem as mesmas características dos condutores.

No material ou substância condutora,